Liant pentru hidrocarburi

Un liant de hidrocarburi este în general un material adeziv (un liant ) care conține bitum , gudron sau ambele. Acest element agregat cu agregate oferă „materiale acoperite  ”.

În absența altor date, densitatea bitumului este luată egală cu 1,03  g cm −3 la 25 ° C, adică 1030  kg m −3 sau 1,03  t m −3 .

Istoric

Distingem, foarte schematic, următoarele perioade:

Clasificare

O clasificare a lianților este dată în standardul european EN 12-597. Mai întâi facem diferența între lianți bituminoși, care grupează lianți sau amestecuri de lianți și agregate care conțin bitum și lianți pe bază de gudron. Lianții bituminoși sunt apoi clasificați în funcție de originea bitumului: naturale sau derivate din petrol. Lianții bituminoși din petrol se diferențiază în funcție de structura lor:

și în funcție de utilizarea lor:

Lianți-hidrocarburi.svg

Gudron de cărbune

Gudron de cărbune numit gudron sau gudron de rășină de pin este utilizat pe autostrăzi sau pe site-uri de trafic motorizat. Este folosit pentru aderență și putere de filtrare.

Tipuri de bitum

Bitum natural

Bitumul există în mod natural ca reziduu din vechile depozite de ulei, ale cărui elemente mai ușoare au fost îndepărtate în timp printr-un fel de distilare naturală. Este extras fie în aer liber (depozitele apar apoi ca adevărate lacuri), fie sub formă de vene subterane. Cel mai cunoscut dintre aceste bitumuri naturale este bitumul Trinidad, care provine din primul tip de depozit.

Producția mondială este foarte scăzută, deoarece nu depășește 200.000  t .

Bitumele naturale sunt greu folosite în afară de ca adaosuri pentru anumite utilizări specifice, ținând cont de caracteristicile lor specifice (capacitatea de a fi colorate, efect stabilizator pentru asfaltii masticului  etc. ).

De Bitumul Trinidad purificat este extras prin rafinare, acesta conține o porțiune anorganică, densitatea sa este aproape de 1,40  g · cm -3 , de penetrare la 25  ° C , este între 1 și 4 mm 1/10 1/10 mm, iar Temperatura de bilă inel mai mare de 90  ° C . (Bitumul „solubil” are o penetrare standard de 3 până la 12 1/10 mm și o temperatură a inelului cu bile între 68  ° C și 78  ° C ).

Pulbere 50/50 Trinidad:
Este un amestec compus din 50% bitum pur Trinidad și 50% umplutură de calcar.

Gilsonita: Gilsonita
este o hidrocarbură naturală, care apare ca 0/2. Densitatea este 1,05  g · cm -3 , penetrarea standard este aproape de 0 (1/10 mm) și temperatura superioară bilă inel 150  ° C . Dozajul variază de la câteva procente la 10% din agregatele uscate.

Asfalt natural

Asfaltul natural este format dintr-o rocă calcaroasă impregnată cu hidrocarburi grele (până la 20%).

Asfaltul natural este utilizat în mod tradițional în compoziția asfaltului cu mastic. Poate fi folosit și ca aditiv în amestecurile de asfalt la care asigură liant și substanțe fine.

Bitum de petrol

Acestea includ bitumuri pure normalizate (standard NF EN 12591) și bitumuri speciale împărțite în bitumuri de calitate „dură” ( NF EN 13924 ) și bitumuri cu susceptibilitate îmbunătățită.

Bitumele de drum sunt împărțite în trei grupe de clase în cadrul acestui standard european: NF EN 12591.

Bitum fluidizat și fluxat

Bitum tăiat

Un bitum tăiat, sau tăiat, este un bitum a cărui vâscozitate a fost redusă prin adăugarea unui diluant destul de volatil (petrol sau kerosen, de exemplu).

Bitum fluxat

Bitumul în flux este bitum a cărui vâscozitate a fost redusă prin adăugarea unui ulei de flux.

Bitum modificat

Bitumurile modificate sunt lianți bituminoși ale căror proprietăți au fost modificate prin utilizarea unui agent chimic care, introdus în bitumul de bază, își modifică structura chimică și proprietățile sale fizice și mecanice. Acestea sunt codificate în standardul NF EN 14023. Standardul este mai mult o descriere decât o clasificare reală în funcție de performanță.

Bitum-polimeri

Polietilena

Proveniență: deșeuri de cabluri, zdrobirea sticlelor de lapte, filme noi din polietilenă, polietilenă

Deșeurile de polietilenă sunt adesea un amestec de polietilenă cu densitate mare și joasă. În timpul topirii de aproximativ 130  ° C, polietilena se combină parțial cu bitumul. Dozajul este de obicei între 0,4% și 1%, relativ la agregate. Proporția de polietilenă în raport cu bitumul poate varia astfel între 20% și 66%.

Polimeri

Sunt sub formă de granule încorporate în timpul amestecării amestecului.

Bitumuri pigmentabile

Se obțin din brute selectate și se caracterizează printr-un conținut foarte redus de asfalten. Gradele sunt aceleași ca și pentru bitumurile de drum convenționale.

Colorarea se efectuează folosind oxizi metalici la o rată de aproximativ 2,5% până la 6% în masă în raport cu materialul acoperit.

Lianți bituminoși cu umpluturi minerale

Acești lianți gata de utilizare sunt obținuți prin amestecare în fabrică, bitum pur și materiale de umplutură minerale, de exemplu var. Conținutul de liant este diferit de conținutul de bitum.

Emulsie de bitum

O emulsie de bitum este un amestec de bitum și apă în suspensie.

Bitumuri speciale

Bitumuri speciale, adică din specificațiile aplicabile bitumului pur de distilare directă și care trebuie să îndeplinească cerințe specifice, au fost dezvoltate pentru a forma o familie de produse foarte segmentată:

Bitumuri pure pentru beton asfaltic cu modul înalt (EME) sau beton asfaltic cu modul înalt (BBME)

Bitum anti-rutting

Bitum multigrad

Lianți limpezi și pigmentabili

Acești lianți sunt obținuți prin amestecarea tăieturilor petroliere și petrochimice fără asfalteni. Acestea vin într-un aspect transparent, subțire, care păstrează culoarea naturală a agregatului. Pot fi colorate prin adăugarea a 2% de pigmenți.

Vopsele

Pigmenții organici oferă nuanțe variate și foarte luminoase, dar prezintă instabilitate la lumină și la temperaturi ridicate.

Coloranții utilizați în ingineria rutieră sunt pigmenți minerali care au demonstrat termostabilitate în timpul preparării la cald a acoperirilor bituminoase, rezistență la intemperii, precum și la lumină (UV).

Cele mai frecvente sunt următorii oxizi metalici:

  • oxizi de fier roșu, galben sau gri;
  • cromat de plumb galben deschis (toxic);
  • oxid de crom verde (toxic);
  • oxid de cobalt de culoare albastră (foarte scump);
  • oxid de titan alb (scump).

Bitum anti-kerosen

Acestea sunt bitumuri special formulate pentru a rezista riscului dizolvării prin pierderea de kerosen pe parcări și pe căile de rulare ale aeroportului. Ele pot fi utilizate în compoziția betonului bituminos aeronautic (BBA).

Bitumuri emulsionabile

Bitumuri pentru asfalt la temperatură redusă

Bitumuri compozite

Bitum-cauciuc

Incorporat în momentul amestecării, cauciucul se combină parțial cu bitumul. Temperatura de fabricație este mai mare decât cea a bitumului pur.
Densitatea cauciucului este de 1,15  g · cm -3 .

Fibre de bitum

Fibrele pot fi amestecate în prealabil cu liantul sau introduse în amestecul uscat sau chiar după încorporarea bitumului. În funcție de tipul de fibre, metoda de preparare în laborator trebuie adaptată rămânând fidelă metodei de încorporare industrială.

Sunt utilizate diferite tipuri de fibre:

  • sticlă  : acestea sunt fibre anorganice cu o lungime cuprinsă între 100  μm și 10  mm , cu un diametru de ordinul 5  μm la 6  μm . Tratamentul suprafeței condiționează proprietățile induse. Doza uzuală este de 0,8% în raport cu agregatele. Densitatea lor este de 2,5  g · cm -3 și suprafața lor teoretică specifică este de 0,3  m 2 · g -1  ;
  • celuloză  : acestea sunt fibre naturale cu lungimea cuprinsă între 900 ~ tm și 1,1  mm , cu un diametru de ordinul 15  μm la 50  μm . Pot fi pre-acoperite sub formă de granule. Doza lor este cel mult 0,3% în raport cu agregatele. Densitatea lor este de 0,9  g · cm -3 și suprafața lor teoretică specifică este de 0,16  m 2 · g -1  ;
  • rocă  : acestea sunt fibre minerale cu o lungime cuprinsă între 200  μm și 2  mm , cu un diametru de ordinul 3  μm la 5  μm . Densitatea lor este de 2,7  g · cm -3 și suprafața lor teoretică specifică este de 0,6  m 2 · g -1  ;
  • poliester  : acestea sunt fibre sintetice cu o lungime cuprinsă între 600  μm și 1,2  mm , sau chiar 6  mm . Ele sunt rezistente la o temperatură de 220  ° C . Dozajul este de ordinul 0,6% față de agregate;
  • compozit  : acestea sunt fibre obținute din reciclarea produselor, de exemplu din piese auto.

Bitum-sulf

Aditivi

De Aditivii sunt materiale adăugate în cantități mici la componentele amestecului pentru a îmbunătăți proprietățile. Ele pot fi introduse fie în amestec în momentul amestecului, fie direct în rezervorul de bitum.

Pentru a îmbunătăți afinitatea reciprocă între liant și agregate și pentru a asigura durabilitatea acestora, pot fi utilizați dopuri de aderență . Aceștia sunt în principal compuși tensioactivi cu azot derivați din acizi grași ( amine , poliamine  etc. ) dozate la aproximativ 0,3 până la 0,6% din bitum. Varul sau calcarul fin, dozat până la 1% din bitum, pot fi de asemenea utilizate ca agenți dopanți.

Teste pentru caracterizarea lianților

Vom distinge:

  • analize fizico-chimice;
  • indicatori tradiționali pentru caracterizarea lianților bituminoși;
  • teste de simulare a îmbătrânirii;
  • metode de studiu specifice lianților modificați;
  • teste reologice;
  • teste mecanice pentru caracterizarea fracturii;
  • încercări de tracțiune.

Bibliografie